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Die Erfindung betrifft einen für eine kunststoffformgebende Anlage, insbesondere für eine Kunststoffformgebenden Anlage, zum Aufschmelzen und Homogenisieren eines Kunststoffmaterials. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betreiben eines Extruders an einer Kunststoffformgebenden Anlage, insbesondere Blasfolienanlage, Vliesanlage, Flachfolienanlage sowie auf eine kunststoffformgebende Anlage.
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Beim Herstellungsprozess eines Kunststoffmaterials, insbesondere beim Herstellungsprozess einer Kunststofffolie, entsteht in der Regel prozessbedingt eine Orientierung der Kunststoffmoleküle innerhalb der Kunststofffolie. Beispielsweise sei hier der Herstellungsprozess mittels des im Stand der Technik bekannten Blasfolienverfahren genannt. Je nach Art der Belastung und Weiterverarbeitung kann die eingebrachte Orientierung der Kunststoffmoleküle zu nicht gewünschten Effekten führen. Beispielhaft sei hier eine Schwindung der Kunststofffolie unter Wärmeeinwirkung, auch als Schrumpf bezeichnet, genannt. Unter Wärmeeinwirkung stellt sich die eingebrachte Orientierung der Kunststoffmoleküle innerhalb der Kunststofffolie zurück, so dass die Kunststofffolie ihre Äußeren Dimensionen verändert. Dieser Effekt kann je nach Produkt entweder gewünscht oder unerwünscht sein. Ein Beispiel für gewünschten Schrumpf stellen dabei im Consumer Goods Bereich „Shrink Sleeves“ oder im Industrieverpackungsbereich „Shrink Hoods“ dar. Für andere Anwendungen ist hingegen ein möglichst geringer oder zumindest weitgehend nicht vorhandener Schrumpf nötig. Beispielsweise seien hier Lidding-Folien oder MDO-PE Folien für den Verpackungsbereich genannt.
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Molekülorientierungen in der Kunststofffolie werden durch die Herstellung im Blasfolienverfahren sowohl in Maschinenrichtung MD (machine direction) als auch quer zur Maschinenrichtung CD (crosswise direction) systeminhärent eingebracht und sind in der Regel nicht vermeidbar. Durch die hauptsächliche Verwendung von teilkristallinen Polymeren wird dieses Verhalten begünstigt, da diese im Vergleich zum amorphen Polymeren durch die kristallinen Bestandteile stärker zu Orientierungen und damit eher zur Schwindung neigen.
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Ist beispielsweise dem Blasfolienprozess ein zusätzlicher, sogenannter „Verstreckprozess“ angeschlossen, beispielsweise durch Verwendung einer MDO (machine direction orientation) (Inline und/oder Offline) wird das Schrumpfpotential weiter erhöht. Im Verstreckprozess wird die Kunststofffolie unter Temperatureinfluss beispielsweise über Walzen mechanisch verformt, so dass die Kunststofffolie nach der MDO im Vergleich zu einer Ausgangsfolie vor der MDO eine signifikant geringere Dicke aufweist. Bei diesem Prozess werden in der Kunststofffolie weitere Orientierungen der Kunststoffmoleküle eingebracht, sodass sich eine Molekülstruktur innerhalb der Kunststofffolie verändert, was zu einem erhöhten Schwindungspotential führt. Dies gilt sowohl für kristalline als auch amorphe Bereiche der Kunststofffolie.
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Im Stand der Technik ist es bekannt, dass die Orientierungen der Kunststoffmoleküle mittels sogenannter Annealing-Stationen verändert werden können. Aus dem Bereich der Blasfolienextrusion offenbart beispielsweise die
DE10 2012 015 462 A1 eine solche Annealing-Station, welche hauptsächlich zu Verbesserung der Planlage der Kunststofffolie genutzt werden. Die dort offenbarte Technik umfasst temperierte und angetriebene Stahlwalzen, welche im Kontakt mit der Kunststofffolie sind und die Orientierungen der Kunststoffmoleküle beeinflussen sollen. Aufgrund der vergleichsweise kurzen Kontaktzeiten, insbesondere bei hohen Bahngeschwindigkeiten ist dies nicht ausreichend um das Schrumpfpotential über ein Beeinflussen der Folientemperatur, und damit der stattfindenden Relaxationsprozesse, gezielt einzustellen.
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Der hier vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Stand der Technik eine Verbesserung oder eine Alternative zur Seite zu stellen.
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Nach einem ersten Aspekt löst die gestellte Aufgabe eine Kunststoffformgebende Anlage, vorzugsweise Blasfolienanlage, zum Herstellen einer Folienbahn aus einem Kunststoffmaterial. Die Anlage verfügt über mindestens einen Extruder zum Aufschmelzen und Homogenisieren des Kunststoffmaterials zu einer Schmelze, und die Anlage verfügt über mindestens eine Düse zum Extrudieren der Schmelze. Zudem verfügt die Anlage über ein Mittel zum Bilden einer Folienbahn und über ein Tempermodul mit einer Temperiervorrichtung zum Einstellen einer definierten Temperatur der Folienbahn um Orientierungen von Kunststoffmolekülen innerhalb der Folienbahn zu beeinflussen.
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Die Anlage kann als Blasfolienanlage ausgebildet sein und die Düse ist vorzugsweise zum Extrudieren eines Folienschlauchs ausgebildet. Die Anlage verfügt bevorzugt über eine Schlauchbildungszone zum Längs- und Querziehen des Folienschlauchs und verfügt jenseits der Schlauchbildungszone über eine Flachlegung zum Flachlegen des Folienschlauchs zu einer Doppellagenfolienbahn. Zudem verfügt die Anlage insbesondere über einen Abzug zum Abziehen des Folienschlauchs.
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Die Aufgabe wird durch eine kunststoffformgebende Anlage, insbesondere Blasfolienanlage, Anspruch 1 gelöst. Eine Blasfolienanlage umfasst in der Regel einen Heißteil mit Blaskopf und Extruder, einen Abzug, sowie einen Wickler. Blasfolienanlagen können außerdem zusätzliche Module aus der Gruppe mit Vorabzug, Verstreckeinheit (MDO), Planlageeinheit und anderen Vorbehandlungen umfassen.
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Mit Hilfe des Tempermoduls ist es möglich den Schrumpf von (Blas-)Folien gezielt einzustellen. Dabei ist es sowohl möglich, einen besonders hohen, als auch einen besonders niedrigen oder nicht vorhandenen Schrumpfwert zu erreichen. In besonderen Konstellationen ist darüber hinaus sogar ein negativer Schrumpfwert denkbar, dies erfordert jedoch besondere Voraussetzungen (Prozess und Rohmaterial). Das Tempermodul beeinflusst insbesondere die stattfindenden, für den Schrumpf verantwortlichen, Relaxationsprozesse auf Molekülebene innerhalb der Kunststofffolie. Die Anwendung des Tempermoduls kann dabei nicht punktuell, sondern im Mittel an besonderen Regionen erfolgen. Neben dem Einsatz in einer BlasfolienAnlage kann ein erfindungsgemäßes Tempermodul auch in einer Flachfolien-Anlage zum Einsatz kommen; besonders bevorzugt in einer Flachfolien-Anlage nach einer Verstreckeinheit oder MDO.
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Besonders vorteilhaft ist der Einsatz des Tempermoduls dabei in Kombination mit einer MDO, da diese aufgrund der zusätzlichen Verstreckung der Folienbahn in Maschinenrichtung eine signifikant höhere Orientierung der Moleküle aufweist. Hierbei können die Moleküle in eine „natürliche“ Orientierung gebracht werden. Orientierungen der Moleküle, welche beim Herstellungsprozess der Folienbahn entstanden sind, beispielsweise durch mechanischen Stress wie ein Verstrecken, können somit gelöst werden.
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Unter einer MDO wird insbesondere Verstreckeinheit verstanden, mit welcher ein Filmorientierungsprozess angewendet wird, der sich oftmals in mehrere Phasen gliedert: Einige dieser Phasen können beispielsweise ein Aufheizen, Recken und Abkühlen sein. Je nach Anwendung kann die MDO auf einer Vielzahl von Walzen erfolgen. In der Aufheizphase wird die Folienbahn insbesondere durch beheizte Walzen auf die gewünschte Temperatur gebracht. In der Reckphase kann die erwärmte Folienbahn zwischen mehreren Walzen gereckt werden, um das gewünschte Reckverhältnis zu erreichen. In der Kühlphase kühlt die Folienbahn insbesondere ab.
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Da die im Verpackungsbereich eingesetzten Folien in der Weiterverarbeitung häufig höheren Temperaturen ausgesetzt sind, ist es dabei von besonderer Bedeutung, dass diese eine bestimmte die Temperatur verursachte Geometrieabweichung nicht unter- oder überschreiten. Beispielhaft sei hier ein Schweißprozess bei der Beutelherstellung genannt, wo ein zu großer Schrumpf zu einer wellenförmigen Ausprägung der Schweißnaht führt.
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Begrifflich sei hierzu folgendes erläutert:
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Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung unbestimmte Artikel und unbestimmte Zahlenangaben wie „ein...“, „zwei...“ usw. im Regelfall als mindestens-Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein...“, „mindestens zwei...“ usw., sofern sich nicht etwa aus dem Kontext oder dem konkreten Text einer bestimmten Stelle ergibt, dass etwa dort nur „genau ein...“, „genau zwei...“ usw. gemeint sein soll. Weiterhin sind alle Zahlenangaben sowie Angaben zu Verfahrensparametern und/oder Vorrichtungsparametern im technischen Sinne zu verstehen, d.h. als mit den üblichen Toleranzen versehen zu verstehen. Auch aus der expliziten Angabe der Einschränkung „wenigstens“ oder „mindestens“ o.ä. darf nicht geschlossen werden, dass bei der einfachen Verwendung von „ein“, also ohne die Angabe von „wenigstens“ o.ä., ein „genau ein“ gemeint ist.
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Längendefinitionen (jeweils bezogen auf die Maschinenrichtung oder die Querrichtung):
- L0 := Länge eines vorbestimmten Abschnitts der Verbundfolie vor dem Verstrecken;
- LI := Länge desselben Abschnitts der Verbundfolie nach dem Verstrecken und vor dem Relaxieren;
- L2 := Länge desselben Abschnitts der Verbundfolie nach dem Verstrecken und vor dem Relaxieren;
- L3 := Länge desselben Abschnitts der Verbundfolie nach dem Verstrecken und nach dem Relaxieren;
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Definition des Verstreckungsfaktors: Verstreckungsfaktor V = Länge L1 eines vorbestimmten Abschnitts der Verbundfolie nach dem Verstrecken und vor dem Relaxieren dividiert durch die Länge L0 desselben Abschnitts der Verbundfolie vor dem Verstrecken; (V = L1/L0).
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Definition des Relaxationsfaktors: Relaxationsfaktor RL = Betrag der Differenz aus (der Länge L3 eines vorbestimmten Abschnitts der Verbundfolie nach dem Verstrecken und nach dem Relaxieren und der Länge L2 desselben Abschnitts der Verbundfolie nach dem Verstrecken und vor dem Relaxieren) dividiert durch die Länge L2 desselben Abschnitts der Verbundfolie nach dem Verstrecken und vor dem Relaxieren; (RL = |(L3-L2)|/L2).
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Definition des Restverstreckungsfaktors; Restverstreckungsfaktor RV = Länge L3 eines vorbestimmten Abschnitts der Verbundfolie nach dem Verstrecken und nach dem Relaxieren dividiert durch die Länge L0 desselben Abschnitts der Verbundfolie vor dem Verstrecken und vor der Relaxieren; (RV = L3/L0)).
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In einer Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung umfasst das Tempermodul eine Walzenstrecke mit individuell oder kollektiv temperierbaren Walzen.
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Unter einer Walzenstrecke ist vorzugsweise zu verstehen, dass über eine Strecke eine Anzahl an Walzen in Maschinenrichtung aufeinander folgend angeordnet ist. Die Walzen können dabei direkt in Maschinenrichtung aufeinanderfolgend oder mit einem Abstand dazwischen angeordnet sein. Es ist möglich, dass die Walzen gezielt einzeln und mehrfach über eine Steuerung oder Regelung des Tempermoduls im Hinblick auf deren Wärme gesteuert bzw. geregelt werden. Durch die Walzen wird insbesondere Wärme bzw. Temperatur in die Folienbahn eingebracht. Dies bewirkt bevorzugt eine thermische Fixierung, und somit der verbleibende Schrumpf reduziert.
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In einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung umfasst das Tempermodul eine Heizstrecke mit einem Heizmittel aus der Gruppe mit Konvektionsstrahlern, Keramikstrahlern und Infrarot-Modulen.
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Das Heizmittel des Tempermoduls kann ein elektrisches Heizelement umfassen oder es kann beispielsweise mit einem Wärmeträger, wie beispielsweise Öl, Wasser oder Dampf beheizt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung umfasst das Tempermodul einen Wärmeofen mit freier oder vorzugsweise erzwungener Konvektion.
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Unter freier Konvektion ist insbesondere zu verstehen, dass ein Fluid (Gas oder Flüssigkeit) aufgrund von im System vorhandenen Druckunterschieden, die durch ein Schwerkraftfeld hervorgerufen werden, wenn es im Fluid Bereiche unterschiedlicher Dichte gibt strömt. Erzwungene Konvektion wird im Gegensatz dazu insbesondere hervorgerufen durch äußere mechanische Einwirkung auf ein Fluid. Dadurch können Druckunterschiede entstehen, welche ein Fließen des Fluids bewirken. Solche Einwirkungen können beispielsweise durch Pumpen oder Ventilatoren erzeugt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung umfasst das Tempermodul ein Bad mit einem vorzugsweise flüssigem Temperiermedium, wobei das Temperiermedium insbesondere vorwiegend Wasser oder vorwiegend Öl umfasst.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Folienbahn durch besagtes Bad geführt wird, um durch das flüssige Temperiermedium temperiert zu werden. Alternative flüssige Temperiermedien zu Wasser und Öl oder Kombinationen sind ebenfalls denkbar, solange sie die Temperierung der Folienbahn in gewünschtem Maße erlauben.
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In einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung umfasst das Tempermodul ein Mittel zum Besprühen der Folienbahn mit einem flüssigen Temperiermedium.
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Das flüssige Temperiermedium kann dabei vorwiegend Wasser oder Öl umfassen, oder eine sonstige Flüssigkeit, welche sich für die Temperierung eignet. Das Mittel zum Besprühen kann als ein einzelnes Sprühgerät ausgebildet sein, oder es können wenigstens zwei oder mehr Sprühgeräte vorgesehen sein, um ein gleichmäßiges Besprühen der Folienbahn über deren gesamte Breite zu ermöglichen. Das Sprühgerät kann Düsen, Strahler oder Balken umfassen.
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Wenn ein solches flüssiges Temperiermedium verwendet wird, ist es bevorzugt, dass anschließend ein Mittel zum Entfernen des Temperiermediums vorgesehen ist.
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In einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung umfasst das Tempermodul ein Mittel zum Besprühen der Folienbahn mit einem gasförmigen Temperiermedium.
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Dafür kann das Tempermodul Luftdüsen, -strahler oder -balken umfassen. Ferner kann eine Kombination mit anderen gasförmigen Temperiermedien vorgesehen sein.
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In einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung umfasst das Tempermodul einen mechanischen Manipulator zur Mikroperforation. Vorzugsweise ist der mechanische Manipulator zur Mikroperforation der gesamten Breite der Folienbahn oder zur segmentweisen Mikroperforation der Folienbahn ausgebildet.
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Unter Mikroperforation wird insbesondere verstanden, dass eine Vielzahl an Löchern in die Folienbahn eingebracht wird. Die Vielzahl der Löcher wird entsprechend auf der gesamten Breite der Folienbahn oder segmentweise durch den mechanischen Manipulator in die Folienbahn eingebracht. Bei der Vielzahl der Löcher handelt es sich vorzugsweise um Löcher im Millimeter- oder Mikrometerbereich.
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In einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung umfasst das Tempermodul ein Mittel zur Erwärmung der Folienbahn durch Induktion in einem Magnetfeld.
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Induktives Erwärmen ist insbesondere ein Verfahren, elektrisch leitfähige Körper durch in ihnen erzeugte Wirbelstromverluste zu heizen. Die dazu benutzten Vorrichtungen können die Induktionsheizung und der Induktionsofen sein. Sie erzeugen vorzugsweise mittels einer von niederfrequentem (etwa 50-300 Hz), mittelfrequentem (200 Hz-10 kHz oder 1 kHz-100 kHz) oder hochfrequentem Wechselstrom durchflossene Spule (dem Induktor) ein magnetisches Wechselfeld, das im Material Wirbelströme induziert.
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In einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung umfasst das Tempermodul umfasst ein Mittel Erwärmung der Folienbahn durch intermolekulare Reibung, beispielsweise angeregt durch ein Hochfrequenzwechselfeld.
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Dafür kann beispielsweise Mikrowellenstrahlung eingesetzt werden. Als Bereich der Hochfrequenz wird insbesondere der Frequenzbereich von 9 kHz bis zum langwelligen Licht (THz-Bereich) verstanden.
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In einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung umfasst das Tempermodul ein Mittel zur Erwärmung der Folienbahn durch Plasma.
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In einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung umfasst das Tempermodul in ihrer Position veränderbare Walzen zur Beeinflussung einer Wegstrecke der Folienbahn, welche die Folienbahn beim Durchqueren des Tempermoduls durchläuft. Ferner sind die in ihrer Position veränderbaren Walzen insbesondere im Betrieb der Anlage verstellbar ausgeführt.
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Um die Position der Walzen zu verändern, können entsprechende mechanische und elektronische Komponenten vorgesehen sein. Die in ihrer Position veränderbaren Walzen können auch im Stillstand der Anlage verstellbar ausgeführt sein.
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In einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung umfasst das Tempermodul mindestens eine, bevorzugt mindestens zwei angetriebene Walzen.
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Es ist denkbar, dass genau zwei, genau drei oder genau vier angetriebene Walzen vorgesehen sind. Das Antreiben der Walzen kann über einen Antrieb, wie beispielsweise einen Motor durchgeführt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung umfasst das Tempermodul mindestens zwei angetriebene Walzen, welche als Nip-Walzenpaar ausgeführt sind.
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Dabei bezeichnet der Ausdruck Nip insbesondere die Berührungsfläche zweier übereinanderliegender Walzen. Dementsprechend weist ein Nip-Walzenpaar eine gemeinsame Berührungsfläche auf, wobei die Walzen des Nip-Walzenpaars übereinander angeordnet sein können. Der Nip kann auch derart eingestellt sein, dass sich die Walzen nicht berühren wenn keine Folienbahn zwischen den Walzen ist.
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In einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung sind die mindestens zwei angetriebenen Walzen als Walzenpaar in der Kombination Stahl/Gummi, Stahl/Stahl und/oder Gummi/Gummi ausgeführt.
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In anderen Worten ist jeweils in einem Paar der mindestens zwei angetriebenen Walzen jeweils eine Walze aus Stahl und eine Walze aus Gummi vorgesehen oder es sind beide Walzen als Stahlwalzen oder beide Walzen als Gummiwalzen ausgebildet. Mithilfe einer angetriebenen Walze kann über Einstellen der Geschwindigkeiten ein Spannungsausgleich stattfinden, so dass bespielweise entstehende Spannungsunterschiede oder Losen (Durchhänge) der Kunststoffbahn aufgrund der sich veränderten Molekülorientierung ausgeglichen werden können. Die Walzen des Walzenpaars sind insbesondere individuell angetrieben.
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In einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung ist dem Tempermodul ein Mittel zur Abkühlung der Folienbahn nachgeschaltet.
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Das Mittel zur Abkühlung kann unmittelbar oder mittelbar nachgeschaltet sein und kann ferner in diesen beiden Alternativen vor dem Wickler angeordnet sein.
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In einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung umfasst das Mittel zur Kühlung ein Kühlmittel aus der Gruppe mit Kühlwalzen, Luftdüsen, Luftmesser und ein Kühlbad, vorzugsweise verfügt das Kühlbad über ein Wasserbad.
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Diese Mittel können einzeln oder in Kombination, je nach gewünschter Folientemperatur bei der Aufwicklung der Folienbahn eingesetzt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung umfasst das Tempermodul mindestens eine, vorzugsweise zwei oder mehrere Messvorrichtungen, zum Erfassen eines Bahnzuges.
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Bahnzugmessung bezeichnet insbesondere das Messen der Materialzugkraft an laufenden Bahnen. Die Folienbahn läuft in den Herstellungs- und Verarbeitungsanlagen über Walzen oder Rollen. Über diese Umschlingung der Walzen wird in der Winkelhalbierenden eine radiale Kraft in Richtung Lagerstellen eingeleitet. Die auftretenden Kräfte können beispielsweise in einem Kraftaufnehmer mittels Dehnungsmessstreifen, die zu einer Wheatstone'schen Vollmessbrücke verschaltet sind, erfasst werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung umfasst das Tempermodul mindestens eine, vorzugsweise zwei oder mehrere Messvorrichtungen auf, zum Erfassen einer Foliengeschwindigkeit und/oder einer Folientemperatur oder eines Messwerts zur Beschreibung der Ebenheit der Folie.
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Bei den besagten Messvorrichtungen kann es sich um optische, elektrische, magnetische oder mechanische Messvorrichtungen handeln. Für die Messung der Folientemperatur können Thermoelemente, widerstandsbasierte Temperatursensoren (Pt100-Fühler und Thermistoren), Infrarotsensoren, Bimetall-Sensoren, auf Fluidwärmeausdehnung basierende Messgeräte sowie Temperatur-Indikatoren verwendet werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung umfasst das Tempermodul eine Auswerteeinheit zur Auswertung einer Messgröße, beispielsweise des Bahnzugs und/oder der Foliengeschwindigkeit und/oder der Folientemperatur oder des Messwerts zur Beschreibung der Ebenheit der Folie.
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Anhand der erfassten Messgrößen kann dann eine Stellgröße oder mehrere Stellgröße, beispielweise die Temperatur des Temperiermittels und/oder die Auslauftemperatur der Folienbahn aus der MDO bzw. der Reckstrecke der MDO oder einer anderen vorgelagerten Einheit und/oder die Wegstrecke und/oder Bahnzug- und/oder der Foliengeschwindigkeit innerhalb des Moduls verändert werden. Dies kann als geschlossener Regelkreis oder als sequenzieller Auswertelauf mit Durchlaufen eines zuvor festgelegten Programmes erfolgen. Ein solcher sequenzieller Auswertelauf mit Durchlaufen eines zuvor festgelegten Programmes ist beispielsweise in der
DE10 2019 126 219 B1 beschrieben.
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In einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung umfasst das Tempermodul ein Messmittel zur Bestimmung einer Breite der Folienbahn.
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Dabei kann es sich um ein optisches oder ein mechanisches Messmittel handeln.
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In einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung umfasst das Tempermodul ein Messmittel zum Erfassen einer Temperaturverteilung über der Breite der Folienbahn.
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Dafür können mehrere Temperaturmessmittel nebeneinander angeordnet sein oder die Temperaturverteilung kann beispielsweise mit einer Infrarotkamera ermittelt werden. Ferner kann eine Anzahl von Stippen und/oder eine Transluzenz (partielle Lichtdurchlässigkeit) der Folienbahn ermittelt werden. Dafür können beispielsweise optische Messmittel, wie eine Kamera verwendet werden. Bei Stippen handelt es sich im Rahmen der Erfindung insbesondere um Oberflächenfehler. Diese Stellen können nicht aufgeschmolzene oder degradierte Partikel sein oder Fremdpartikel wie Insekten oder sonstige Verunreinigungen. Die Stippen liegen insbesondere punktförmig vor.
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In einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung umfasst das Tempermodul eine halbautomatische Steuerung, die auf Eingabe eines offline bestimmten Parameters, beispielswiese eines Schrumpfwertes, über einen Auswertealgorithmus eine Veränderung im System vorschlagen kann oder vornehmen kann.
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Dabei kann z.B. die Temperatur, die Folientemperatur, eine Wegstrecke der Folienbahn oder Walzenvoreilung ermittelt werden, um einen zuvor festgelegten Optimalzustand zu erreichen.
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In einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung verfügt die Anlage in Maschinenrichtung vor oder nach dem Abzug über eine Verstreckeinheit. Bei der Verstreckeinheit handelt es sich vorzugsweise um eine MDO.
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Je nach verfügbarem Platz für die Anlage oder je nach Bedarf kann eine Verstreckung der Folienbahn an unterschiedlichen Positionen innerhalb der Anlage erfolgen.
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In einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung ist das Tempermodul vorzugsweise unmittelbar nach der Verstreckeinheit angeordnet.
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Es ist auch denkbar, dass das Tempermodul mittelbar nach der Verstreckeinheit angeordnet ist, wobei eine unmittelbare Anordnung bevorzugt wird.
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In einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung ist das Tempermodul als integraler Bestandteil der Verstreckeinheit und/oder der MDO ausgebildet.
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Es kann sich also bei dem Tempermodul um eine Untereinheit einer Verstreckung handeln.
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In einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung ist das Tempermodul in Maschinenrichtung nach einer Reckstrecke und vor einer Kühlstrecke angeordnet und/oder bevorzugt integriert in ein Maschinengestell der Verstreckeinheit und/oder der MDO.
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Eine derartige Gestaltung kann besonders platzsparend an der Anlage integriert werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung ist das Tempermodul in Maschinenrichtung nach einer Besäumstation angeordnet, sodass im Tempermodul wahlweise ein Folienschlauch oder eine oder mehrere Folienbahnen behandelt werden können.
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Unter Besäumen wird im Rahmen der Erfindung insbesondere das Abtrennen von Randbereichen der Folienbahn verstanden.
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In einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung ist das Tempermodul innen oder an der Außenseite eines Maschinengerüsts angeordnet. Die Folienbahn kann auch mehr als nur ein Tempermodul durchlaufen.
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Eine besonders bevorzugte Variante ist dabei, eine dem Bahnlauf der Anlage folgende, vertikale oder zumindest weitgehend vertikale Anordnung des Tempermoduls innen oder an der Außenseite des Maschinengerüsts. Denkbar ist darüber hinaus ebenfalls die horizontale oder weitgehend horizontale Platzierung auf einer vorhandenen oder separaten Ebene des Maschinengerüsts. Mit vorhanden wird dabei ausgedrückt, dass eine Ebene des Maschinengerüsts verwendet wird, die bereits an diesem vorliegt, während mit einer separaten Ebene eine Ebene bezeichnet wird, welche speziell für die Anordnung des Tempermoduls vorgesehen ist.
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In einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung ist das Tempermodul derart innerhalb der Anlage angeordnet, dass entstehende Abwärme des Extruders zur Temperierung der Kunststofffolie im Tempermodul nutzbar ist.
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Dementsprechend ist die Wärme direkt nutzbar.
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In einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung verfügt die Anlage über einen Wärmetauscher, über den entstehende Abwärme des Extruders zur Temperierung der Kunststofffolie im Tempermodul nutzbar ist.
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Damit kann bei dieser Gestaltung eine indirekten Nutzung der Wärme erfolgen.
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In einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung ist die Steuerung des Tempermodul in eine Anlagensteuerung der Kunststoffformgebenden Anlage integriert oder erfolgt über eine separate Steuerung.
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Eine Integration der Steuerung des Tempermoduls in eine Anlagensteuerung der Anlage bringt insbesondere den technischen Effekt mit sich, dass eine zentralisierte Steuerung bereitgestellt wird. Eine separate Steuerung kann den Vorteil einer Unabhängigkeit von der Anlagensteuerung bereitstellen, sodass diese nicht von Ausfällen der Anlagensteuerung der Anlage betroffen ist und Wartungen separat durchgeführt werden können.
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Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung löst die gestellte Aufgabe ein Tempermodul gemäß der Erfindung mit einer Temperiervorrichtung zum Einstellen einer definierten Temperatur einer Folienbahn um Orientierungen von Kunststoffmolekülen innerhalb der Folienbahn zu beeinflussen für eine kunststoffformgebende Anlage, vorzugsweise für eine Blasfolienanlage.
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Nach einem dritten Aspekt der Erfindung löst die gestellte Aufgabe ein Verfahren zum Einstellen von Schrumpfeigenschaften eines Kunststoffmaterials. Dabei wird in einem Schritt wenigstens eine Schicht des Kunststoffmaterials extrudiert. In einem weiteren Schritt wird die extrudierte Schicht des Kunststoffmaterials verstreckt. Ferner wird die verstreckte Schicht des Kunststoffmaterials relaxiert.
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Dass wenigstens eine Schicht des Kunststoffmaterials extrudiert wird soll insbesondere zum Ausdruck bringen, dass auch eine Anwendung mit mehreren Schichten möglich ist. Das Verstrecken des Kunststoffmaterials kann monoaxial oder biaxial erfolgen. Relaxieren kann im Rahmen der Erfindung bedeuten, dass die Moleküle des Kunststoffmaterials durch Erwärmung in eine natürliche Orientierung überführt oder zurückgeführt werden. Dies wird insbesondere nach dem Verstrecken durchgeführt, da die Moleküle des Kunststoffmaterials sich bei dem Verstrecken in Verstreckungsrichtung ausrichten.
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In einer Ausführungsform des dritten Aspekts der Erfindung beträgt ein Verstreckungsfaktor in der Maschinenrichtung bzw. Längsrichtung (MD) wenigstens 2,0.
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Dementsprechend wird die ursprüngliche Länge des Kunststoffmaterials wenigstens verdoppelt. Es sind jedoch auch geringere Verstreckungsfaktoren denkbar, bevorzugt von 1,25 bis 500.
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In einer weiteren Ausführungsform des dritten Aspekts der Erfindung weist das Kunststoffmaterial während des Verstreckens eine Temperatur von 50 bis 180 °C auf.
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Dieser Temperaturbereich eignet sich besonders effektiv zum Verstrecken des Kunststoffmaterials. Es ist jedoch auch denkbar, dass Temperaturen, welche +/- 10 °C über bzw. unter diesem Bereich liegen, angewandt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des dritten Aspekts der Erfindung beträgt ein Relaxationsfaktor in der Maschinenrichtung (MD) mehr als 0,00.
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In einer weiteren Ausführungsform des dritten Aspekts der Erfindung weist das Kunststoffmaterial während des Relaxierens eine Temperatur von 50 bis 180 °C, vorzugsweise 50 bis 150 °C, besonders bevorzugt 50 bis 120 °C, insbesondere bevorzugt 80 bis 100 °C, auf.
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In einer weiteren Ausführungsform des dritten Aspekts der Erfindung beträgt eine Verweilzeit während des Relaxierens, vorzugsweise während des Relaxierens unter Temperatur, vorzugsweise wenigstens 2 Sekunden, insbesondere mehr als 5 Sekunden, und/oder die Dauer des Relaxierens beträgt vorzugsweise wenigstens 2 Sekunden, insbesondere mehr als 5 Sekunden.
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Eine Verweilzeit während des Relaxierens kann als eine Zeitspanne des Relaxationsvorgangs auf einem jeweiligen Abschnitt des Kunststoffmaterials verstanden werden. In anderen Worten beschreibt die Verweilzeit wie lange ein jeweiliger Abschnitt des Kunststoffmaterials dem Relaxieren ausgesetzt wird. Die Formulierung, bzw. das Merkmal, „unter Temperatur“ bezieht sich insbesondere auf die Temperaturbereiche im voranstehenden Abschnitt, d.h. eine Temperatur von 50 bis 180 °C, vorzugsweise 50 bis 150 °C, besonders bevorzugt 50 bis 120 °C, insbesondere bevorzugt 80 bis 100 °C.
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Eine Dauer des Relaxierens kann als eine insgesamte Zeitspanne des Relaxationsvorgangs des Kunststoffmaterials verstanden werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des dritten Aspekts der Erfindung beträgt eine Verweilzeit während des Relaxierens, vorzugsweise während des Relaxierens unter Temperatur, vorzugsweise höchstens 30 Sekunden, vorzugsweise höchstens 20 Sekunden, insbesondere bevorzugt höchstens 10 Sekunden.
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Diese Verweilzeiten können besonders zu einem effektiven Relaxieren beitragen. Es sind jedoch auch kürzere oder längere Verweilzeiten als die voranstehend beschriebenen möglich.
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In einer weiteren Ausführungsform des dritten Aspekts der Erfindung beträgt die Dauer des Relaxierens höchstens 30 Sekunden, vorzugsweise höchstens 20 Sekunden, insbesondere bevorzugt höchstens 10 Sekunden.
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In einer weiteren Ausführungsform des dritten Aspekts der Erfindung erfolgt das Relaxieren der verstreckten Schicht des Kunststoffmaterials mittels eines erfindungsgemäßen Tempermoduls.
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In einer weiteren Ausführungsform des dritten Aspekts der Erfindung wird die Kunststofffolie nach dem Verstrecken relaxiert, so dass sie anschließend in Maschinenrichtung (MD) einen Schrumpf von weniger als 0,2 aufweist, vorzugsweise weniger als 0,05, insbesondere vorzugsweise weniger als 0,03.
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Die Bezeichnung 0,2, 0,05 und 0,03 sind dabei als Angaben zu verstehen, die die Verkleinerung der Breite des Schrumpfes im Gegensatz der Breite des Schrumpfes zur gesamten Folienbreite vor dem Relaxieren ausdrückt. Dementsprechend kann 0,2 auch als 20 %, 0,05 als 5 % und 0,03 als 3 % verstanden werden.
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Nach einem vierten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe eine Folienbahn, welche mittels einer erfindungsgemäßen kunststoffformgebenden Anlage, vorzugsweise Blasfolienanlage, und/oder mittels dem erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt worden ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012015462 A1 [0005]
- DE 102015006891 A1 [0056]
- DE 102016010966 A1 [0056]
- DE 102019126219 B1 [0056, 0057]